[实用新型]膜电极组件和具有它的燃料单电池

说明书

本实用新型公开了一种膜电极组件和具有它的燃料单电池，膜电极组件包括：质子交换膜；阳极催化剂层和阴极催化剂层分别设于质子交换膜的两侧；阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，阳极气体扩散层和阴极气体扩散层分别设于质子交换膜的两侧；第一密封边框，第一密封边框的设于质子交换膜；第二密封边框，第二密封边框设于第一密封边框的背离质子交换膜的一侧，且第二密封边框的内边缘位于第一密封边框的内边缘的外侧，气体扩散层与第一密封边框配合连接。根据本实用新型的膜电极组件，可以减小气体扩散层边缘处与内部的高度差，增加流道与气体扩散层的接触面积，第二密封边框增加了密封边框的厚度，保证膜电极组件的结构强度。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种膜电极组件和具有它的燃料单电池。

背景技术

燃料电池是将燃料与空气或氧气反应生成的化学能直接转化成直流电的一种电化学能量转换器，不经过卡诺循环，具有能量转化效率高、零排放、无噪声、使用寿命长等优点，因此可被广泛应用在交通、航天、便携式电源及备用电源等领域。

燃料电池的核心组件是膜电极，在膜电极的制备过程中，首先质子交换膜通过卷对卷工艺或转印工艺喷涂上阳极催化剂和阴极催化剂，形成催化剂涂层膜，然后将催化剂涂层膜放到中间与两层塑料边框热压或贴合(不一定需要加热)在一起，再通过点胶将气体扩散层粘在边框上，最后做成膜电极。在电堆组装时，膜电极与双极板叠装在一起，气体扩散层压在边框上的位置其厚度高于活化反应区，由此导致气体扩散层与边框重叠区域受力不均匀，导致在设计的装堆压力下，膜电极活化反应区域碳纸与双极板流道区域接触不充分，存在改进的空间。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种膜电极组件，所述膜电极组件可以增加气体扩散层与双极板上流道的接触面积，且膜电极组件的结构强度高。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种膜电极组件，包括：质子交换膜；阳极催化剂层和阴极催化剂层，所述阳极催化剂层和所述阴极催化剂层分别设于所述质子交换膜的两侧；气体扩散层，所述气体扩散层包括阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层分别设于所述质子交换膜的两侧；密封边框，所述密封边框包括：第一密封边框，所述第一密封边框设于所述质子交换膜；第二密封边框，所述第二密封边框设于所述第一密封边框的背离所述质子交换膜的一侧，且所述第二密封边框的内边缘位于所述第一密封边框的内边缘的外侧，其中，所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层分别与所述第一密封边框配合连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二密封边框的厚度大于所述第一密封边框的厚度。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一密封边框的厚度为H1，所述质子交换膜的厚度为H2，其中，5H2≥H1≥H2。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一密封边框的一部分与所述气体扩散层的一部分重叠，所述重叠部分的长度尺寸范围为1-3mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一密封边框包括：第一安装区，所述第一安装区与所述第二密封边框形状对应，且所述第二密封边框适于与所述第一安装区粘结配合；位于第一安装区内的第二安装区，所述气体扩散层与所述第二安装区粘结配合。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二密封边框的内边缘与所述气体扩散层的边缘抵接配合。

根据本实用新型的一些实施例，在垂直于所述质子交换膜所在平面的方向上，所述气体扩散层的上表面高于所述第二密封边框的上表面。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一密封边框的一部分覆盖所述阳极催化剂层或所述阴极催化剂层，且所述第二密封边框在所述质子交换膜上的投影与所述阳极催化剂层或所述阴极催化剂层在所述质子交换膜上的投影的一部分重合。